4.1原電池《鹽橋原電池及改進(jìn)創(chuàng)新》教學(xué)設(shè)計高二上學(xué)期化學(xué)人教版選擇性必修1

《鹽橋原電池的工作原理及改進(jìn)創(chuàng)新》教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)目標(biāo)【知識與技能】了解原電池的構(gòu)造和基本工作原理；能夠正確書寫電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式；了解鹽橋的作用，會判斷和設(shè)計簡單的原電池?！具^程與方法】通過實驗探究活動，使學(xué)生體驗化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的探究過程，并了解原電池的構(gòu)造和工作原理；通過單液原電池和u型管鹽橋原電池的分析對比，學(xué)生間相互討論交流以及教師引導(dǎo)，使學(xué)生具備發(fā)現(xiàn)問題，分析問題并解決問題的能力?！厩楦袘B(tài)度與價值觀】通過分組實驗與討論，體驗小組合作學(xué)習(xí)的樂趣，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神；⑵通過實驗探究活動，增強(qiáng)學(xué)生探索化學(xué)反應(yīng)原理的興趣，掌握學(xué)習(xí)和研究化學(xué)問題的方法。二、教材分析本節(jié)內(nèi)容以（必修2）第六章第一節(jié)“化學(xué)反應(yīng)與能量變化”第一課時《化學(xué)反應(yīng)與電能》為基礎(chǔ)，進(jìn)一步介紹原電池的組成和工作原理，通過對原電池中閉合電路形成過程的分析，引出半電池、鹽橋等概念。同時原電池的原理又為后面金屬的腐蝕和防護(hù)，常見電池的原理及電解原理等重要電化學(xué)知識的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。新課程標(biāo)準(zhǔn)對原電池知識有新的要求，通過教學(xué)體驗化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化的探究過程，了解原電池的工作原理，能判斷電極名稱，根據(jù)題意寫出電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式。三、學(xué)情分析知識角度，高二學(xué)生在必修1、必修2和選擇性必修1中已經(jīng)學(xué)習(xí)過氧化還原反應(yīng)、原電池的相關(guān)知識，同時物理學(xué)中電學(xué)知識也相當(dāng)豐富，學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容并不陌生，難度不大。認(rèn)知角度，高二學(xué)生形象思維能力已充分發(fā)展，抽象思維能力也在迅速發(fā)展中，同時具有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，對實驗探究的熱情高，但抽象思維能力和探究能力還不夠成熟，需要老師適時的組織和引導(dǎo)。四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】進(jìn)一步了解原電池的工作原理，了解u型管鹽橋原電池的缺點(diǎn)并改進(jìn)創(chuàng)新?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】鹽橋原電池的工作原理，u型管鹽橋原電池缺點(diǎn)并改進(jìn)創(chuàng)新。五、教學(xué)策略【教學(xué)方法】以“小組實驗探究式教學(xué)法”為主，貫穿“小組合作討論法”，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題；運(yùn)用學(xué)案和多媒體輔助教學(xué)。【教學(xué)用具】多媒體投影儀、電腦、課件?！緦W(xué)生用具】數(shù)字電流表、燒杯、導(dǎo)線、電極（鋅片、銅片）、稀H2SO4溶液、ZnSO4溶液、鹽橋，瓊脂塊鹽橋?！窘虒W(xué)流程】eq\x(\o\ac(\s\up6(環(huán)節(jié)一),\s\do6(創(chuàng)設(shè)情境),\s\do20(回顧舊知)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環(huán)節(jié)二),\s\do6(實驗探究),\s\do20(發(fā)現(xiàn)問題)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環(huán)節(jié)三),\s\do6(大膽創(chuàng)新),\s\do20(提出方案)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環(huán)節(jié)四),\s\do6(實驗探究),\s\do20(解決問題)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環(huán)節(jié)五),\s\do6(對比分析),\s\do20(發(fā)現(xiàn)問題)))eq\x(\o\ac(\s\up6(環(huán)節(jié)六),\s\do6(小組合作),\s\do20(實驗探究)))六、教學(xué)過程環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情景，回顧舊知教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【創(chuàng)設(shè)情景】現(xiàn)代生產(chǎn)、生活和國防中大量使用的電池，如錄音機(jī)、、電動汽車、衛(wèi)星等，同學(xué)們能解釋其中的奧秘嗎？【板書】一、原電池原理1．原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置?；卮穑盒纬稍姵?，產(chǎn)生電流。創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)學(xué)生的好奇心，感受化學(xué)與生活的密切關(guān)系。【學(xué)生活動】在學(xué)案對應(yīng)的方框中畫出Cu－Zn原電池（稀硫酸做電解質(zhì)溶液），標(biāo)出正負(fù)極，寫電極反應(yīng)式，找兩個同學(xué)板書?！局v解】Zn作負(fù)極失電子變成Zn2＋，電子經(jīng)導(dǎo)線到達(dá)Cu片表面，Cu做正極，溶液中的H＋在Cu片表面得電子生成H2?！驹O(shè)問思考】結(jié)合所畫原電池裝置，形成原電池必須滿足哪些基本條件呢？【板書】2．原電池形成的基本條件【講解】原電池可以分為外電路和內(nèi)電路，外電路是電極上連接的導(dǎo)線，電子從負(fù)極流向正極形成電流，內(nèi)電路是電解質(zhì)溶液，陰陽離子定向移動形成電流，陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。【設(shè)問思考】負(fù)極不斷有Zn2＋產(chǎn)生，正極不斷消耗H＋，那么陰陽離子向兩極定向移動對電解質(zhì)溶液有什么作用呢在學(xué)案上畫Cu－Zn原電池（稀硫酸做電解質(zhì)溶液）,標(biāo)出正負(fù)極，寫電極反應(yīng)式。學(xué)生回答：一反應(yīng)：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；兩電極：兩活潑性不同的電極；一液：電解質(zhì)溶液；一回路：閉合回路?；卮穑菏谷芤罕３蛛娭行?。引導(dǎo)學(xué)生回憶原電池形成的四個條件以及Cu－Zn原電池的工作原理，鞏固已有知識。為后面引入鹽橋及理解鹽橋的作用做鋪墊。環(huán)節(jié)二：實驗探究，發(fā)現(xiàn)問題教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【講解】根據(jù)原電池原理，我們知道Cu－Zn原電池工作時應(yīng)該有3個現(xiàn)象：①Zn片不斷溶解；②Cu片表面產(chǎn)生氣泡；③電流表指針偏轉(zhuǎn)。實際與我們所預(yù)測的是否一致呢？現(xiàn)實與理論上往往是有差別的，要想搞清楚這個問題，我們需要借助于實驗進(jìn)行探究?！拘〗M實驗】組裝一個Zn－Cu原電池，觀察和記錄實驗現(xiàn)象。實驗用品：數(shù)字電流表、燒杯、導(dǎo)線、電極（鋅片、銅片）、稀H2SO4溶液實驗要求：觀察閉合回路和斷開回路（取出銅片）鋅片、銅片、電流表的變化并如實記錄現(xiàn)象。小組合作進(jìn)行探究實驗，并觀察分析。培養(yǎng)學(xué)生主動探索的能力，相互交流合作的精神，體驗科學(xué)探究的過程?！拘〗M匯報】各組派一名代表匯報實驗成果。實驗現(xiàn)象：①Zn片表面產(chǎn)生大量氣泡；②Cu片表面少量氣泡；③電流表有讀數(shù)。發(fā)現(xiàn)問題，產(chǎn)生疑問?！驹O(shè)問思考】Zn片表面為什么會產(chǎn)生氣泡？【追問】若將該原電池作為實際電源，它存在哪些缺陷呢？【板書】二、原電池的改進(jìn)存在的缺陷：①電能轉(zhuǎn)化率低；②斷開電路后，Zn片仍然在反應(yīng)。思考并回答：Zn片不純，自身能形成原電池。小組討論后回答：①能量轉(zhuǎn)化率低；②斷開電路后，Zn片仍然在反應(yīng)。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用分析、歸納等方法對信息進(jìn)行加工的能力。環(huán)節(jié)三：反思創(chuàng)新，提出方案教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【講解】導(dǎo)致Zn－Cu原電池缺陷的根本原因是Zn電極放在稀H2SO4溶液中?！驹O(shè)問】怎樣才能避免Zn與稀H2SO4溶液的反應(yīng)？【板書】改進(jìn)：將Zn與稀H2SO4溶液分開?！咀穯枴績呻姌O應(yīng)該分別置于什么電解質(zhì)溶液中呢？【追問】兩電解質(zhì)溶液要靠什么連接才能形成閉合回路呢？【講述】我們改造出來的這個裝置能正常工作，形成電流嗎？我們依然要親自動手實驗。討論后回答：①Zn片與稀H2SO4溶液分開。②Cu電極放在稀H2SO4溶液中，Zn電極最好放在ZnSO4中，這樣溶液成分比較穩(wěn)定。③內(nèi)電路是斷開的，要想實現(xiàn)陰陽離子的定向移動，兩電解質(zhì)溶液間必須要依靠含電解質(zhì)溶液的導(dǎo)管做橋梁。培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，相互交流合作的精神。環(huán)節(jié)四：實驗探究，解決問題教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【小組實驗】按改進(jìn)后的裝置圖連接裝置進(jìn)行實驗，記錄實驗現(xiàn)象。實驗用品：數(shù)字電流表、銅片、鋅片、導(dǎo)線、稀H2SO4、ZnSO4溶液、鹽橋?！舅伎肌?．描述有鹽橋時的實驗現(xiàn)象。2．取出鹽橋后的實驗現(xiàn)象，Zn片還反應(yīng)嗎？【小組匯報】請各組派一名代表匯報實驗結(jié)果。小組合作進(jìn)行探究實驗，并觀察分析。小組討論，推舉發(fā)言人匯報實驗現(xiàn)象并回答相關(guān)問題。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和語言表述能力，提高化學(xué)素養(yǎng)?！驹O(shè)問思考】改進(jìn)后的裝置中最關(guān)鍵的儀器是什么？【講解】下面我們一起來認(rèn)識一下鹽橋。鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液；瓊膠的作用：防止管中溶液流出；K＋和Cl－能在瓊膠內(nèi)自由移動?；卮穑蝴}橋聆聽，記錄加深對鹽橋組成的認(rèn)識，為鹽橋的作用做鋪墊。環(huán)節(jié)五：對比分析，發(fā)現(xiàn)問題教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【歸納總結(jié)】含鹽橋的原電池是由兩個“半電池”和鹽橋組成的；Zn－Cu原電池的兩個半電池分別是鋅半電池（鋅和硫酸鋅溶液）和銅半電池（銅和稀硫酸溶液）【板書】半電池（鋅半電池和銅半電池）思考總結(jié)并記錄完善對含鹽橋的原電池結(jié)構(gòu)的認(rèn)識?！驹O(shè)問1】根據(jù)單液原電池和u型管鹽橋原電池的電流的變化情況，你能得出什么結(jié)論？【設(shè)問2】實驗過程中，雙液原電池的電流有沒有達(dá)到你的預(yù)期？【設(shè)問3】是什么原因？如何改進(jìn)呢？思考討論分析并記錄:由于u型管的路徑，與溶液的接觸面積較小，內(nèi)阻較大沒有將u型管鹽橋換成瓊脂塊鹽橋，降低鹽橋內(nèi)阻培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，相互交流合作的精神，為下一步的改進(jìn)創(chuàng)新做鋪墊。環(huán)節(jié)六：小組實驗，合作探究教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【小組實驗】按圖連接裝置，觀察和記錄實驗現(xiàn)象。實驗用品：數(shù)字電流表、燒杯、導(dǎo)線、電極（鋅片、銅片）、稀H2SO4溶液，ZnSO4溶液、瓊脂塊鹽橋。實驗要求：仔細(xì)觀察電流表讀數(shù)的變化并如實記錄現(xiàn)象?！拘〗M匯報】各組派一名代表匯報實驗成果?！景鍟咳?、u型管鹽橋原電池的改進(jìn)將u型管鹽橋換成瓊脂塊鹽橋，降低鹽橋內(nèi)阻按步驟操作實驗思考交流并記錄鋅片：銅片：電流：探尋解決方案改進(jìn)創(chuàng)新環(huán)節(jié)七：歸納總結(jié)，學(xué)以致用教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖【歸納總結(jié)】單液原電池：電流小，不穩(wěn)定。U型管鹽橋原電池：電流比單液原電池更小，穩(wěn)定。瓊脂塊鹽橋原電池：電流最大，瓊脂塊鹽橋原電池電能轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單液原電池電流?！緞?chuàng)新點(diǎn)】改進(jìn)后的瓊脂塊鹽橋原電池具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，電能轉(zhuǎn)化率高，操作簡單，可廣泛推薦應(yīng)用。【課外活動：請你來試試】1．實驗材料：用蘋果、西紅柿、鋅片、銅片、導(dǎo)線、二極管，組裝起來形成回路，觀察二極管能否發(fā)出紅色的亮光呢？2．查閱有關(guān)原電池的相關(guān)資料，了解我國化學(xué)電源發(fā)展及現(xiàn)狀，面臨的問題，今后發(fā)展的趨勢聆聽，記錄動手實驗，感受化學(xué)與生活的密切關(guān)系改進(jìn)后的瓊脂塊鹽橋原電池具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，操作簡單，電能轉(zhuǎn)化率高。培養(yǎng)學(xué)生的語言表述能力，提高化學(xué)素養(yǎng)。動手，理論聯(lián)系實際，強(qiáng)化認(rèn)識化學(xué)與生活的密切聯(lián)系，同時為后面化學(xué)電源的學(xué)習(xí)做鋪墊。【課后反思】1、本節(jié)課的主要亮點(diǎn)：將u型管鹽橋原電池?fù)Q成瓊脂塊鹽橋原電池，改進(jìn)后的瓊脂塊鹽橋原電池電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單液原電池，優(yōu)點(diǎn)明顯，操作簡單方便，可廣泛推薦應(yīng)用。2、本節(jié)課主要通過小組合作探究，通過u型管鹽橋原電池和瓊脂塊鹽橋原電池的改進(jìn)探究，在“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的原則下進(jìn)行，設(shè)計時突出學(xué)生探究過程的體驗，培養(yǎng)小組合作探究的精神，進(jìn)一步提高學(xué)生的實踐能力。通過小組實驗，取得了很好的效果，鍛煉了學(xué)生們主動探究的創(chuàng)新能力，但由于課堂時間有限，在一些難點(diǎn)的突破上，我們沒有做更多的講解和挖掘，在后期的教學(xué)中可能更多的需要老師的引導(dǎo)介入。3、在今后的教學(xué)過程中，我將多動腦筋，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，尋找過程體驗與知識傳授的和諧點(diǎn)，把課堂變成師生共同研究探討的場所，讓更多的學(xué)生變“被動學(xué)習(xí)”為“主動享受學(xué)習(xí)”，形成終身學(xué)習(xí)的意識和能力。第四章第一節(jié)《鹽橋原電池工作原理及改進(jìn)創(chuàng)新》學(xué)案【學(xué)生實踐活動1】畫一個Cu－Zn原電池（稀硫酸做電解質(zhì)溶液）總結(jié)原電池形成的條件：____________________________；②____________________________；____________________________；④____________________________；〖成果匯報〗請各組派一名代表匯報實驗結(jié)果：________________________________________；【學(xué)生實驗探究1】組裝一個Cu－Zn原電池，觀察和記錄實驗現(xiàn)象。實驗用品：萬能電流表、燒杯、導(dǎo)線、電極（鋅片、銅片）、稀H2SO4溶液實驗要求：仔細(xì)觀察閉合回路和斷開回路（取出銅片）時鋅片、銅片、電流表讀數(shù)的變化并如實記錄實驗現(xiàn)象。〖思考〗閉合回路時：鋅片________________；銅片______________；電流表讀數(shù)___________；斷開回路（取出銅片）時：鋅片___________；銅片________；電流表讀數(shù)__________；〖成果匯報〗請一組代表匯報實驗結(jié)果：_____________________________________________；【學(xué)生實驗探究2】按下圖改進(jìn)后的裝置圖連接裝置進(jìn)行實驗，觀察并記錄實驗現(xiàn)象。實驗用品：萬能電流表、銅片、鋅片、導(dǎo)線、稀H2SO4、ZnSO4溶液、鹽橋。鹽橋鹽橋〖思考〗⑴有鹽橋時的現(xiàn)象：鋅片________________；銅片________________；電流表讀數(shù)__________；⑵取出鹽橋后Zn片還反應(yīng)嗎？_______________________________________；〖成果匯報〗請一組代表匯報